JP7358230B2 - Field water management system, wide field water supply management system, and irrigation water management system - Google Patents
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Description
本発明は、圃場水管理システム、広域圃場給水管理システム及び灌漑用水管理システムに関する。 The present invention relates to a field water management system, a wide field field water supply management system, and an irrigation water management system.
近年、各圃場に備えた給水装置を遠隔制御することにより自動給水可能な圃場水管理システムが実用化されつつある。例えば、特許文献1には、稲の生育段階に応じて毎日の水田目標水位を決定し、水田水位が目標水位の近傍内に収まるように給水バルブを制御する圃場水管理システムが提案されている。
In recent years, field water management systems that can automatically supply water by remotely controlling water supply devices provided in each field are being put into practical use. For example,
また、頭首工から取り出され揚水機場に導かれた灌漑用水を、圃場の集合体である各圃場群へ分水工などを介して配水管理する灌漑用水管理システムも提案されている。例えば、特許文献2には、水源の水を各圃場群に供給するための親揚水機場と、親揚水機場から供給された灌漑用水を受け取り圃場群内の各末端圃場に対して給水するための圃場群ごとに設置された子揚水機場・直分分水弁とを、中央管理部より遠隔制御することにより、水源からの灌漑用水を所定量だけ各圃場群に配水できる灌漑用水管理システムが提案されている。
In addition, an irrigation water management system has been proposed in which irrigation water taken from a headwork and guided to a pumping station is distributed to each field group, which is a collection of fields, via a water diversion work or the like. For example,
特許文献3には、圃場地域で利用可能な灌漑用水が不足する場合に、各圃場に対して適正に水配分し、上記圃場地域全体としての作物の品質向上・高収量化を図ることを目的とする圃場潅漑システムが提案されている。
当該圃場潅漑システムは、複数区画からなる圃場地域の各圃場ごとに設置された給水装置を制御して各圃場への灌漑を行うように構成され、上記圃場地域に対して所定期間中に利用可能な総灌漑用水を所定値で分割し、各圃場に対して配分するときの各圃場への水配分量をそれぞれ決定する水配分量決定手段と、上記水配分量に基づいて上記各給水装置を動作させる制御手段とを有する圃場潅漑水管理装置を設置したことを特徴とする。 The field irrigation system is configured to irrigate each field by controlling the water supply equipment installed in each field in a field area consisting of multiple sections, and can be used for the above field area during a predetermined period of time. water distribution amount determining means for dividing the total irrigation water by a predetermined value and determining the amount of water to be distributed to each field when allocating it to each field; and each of the water supply devices based on the water distribution amount. The present invention is characterized in that a field irrigation water management device having a control means for operating the field irrigation water management device is installed.
しかし、分水工を経て各圃場群に灌漑用水を送る給水路が最終的に河川に放流される開放水路で構成されている圃場も多くあり、そのような場合に単に各圃場への水配分量を決定しても灌漑用水が無駄に消費されるという問題があった。そこで、分水工を調節して必要な場合のみ給水路へ給水することが考えられる。 However, there are many fields where the supply canal that sends irrigation water to each field group through a diversion works is an open canal that is finally discharged into a river, and in such cases, it is difficult to simply distribute water to each field. Even if the amount was determined, there was a problem that irrigation water was wasted. Therefore, it may be possible to adjust the diversion works and supply water to the water supply channel only when necessary.
しかし、例えば、圃場に湛水する必要がある場合に、減水深の影響により水位の低下を補うための給水や、夏場の高温障害を回避し或いは冷害による夜間の低温障害を回避するために圃場に灌漑用水をかけ流すことが必要な場合もあり、そのような場合に分水工により一律に給水が停止されると、作物に回復不能なダメージを被る虞がある。 However, for example, when it is necessary to flood a field, it is necessary to supply water to compensate for the drop in water level due to the effect of water depth reduction, or to avoid high temperature damage in the summer or to avoid low temperature damage at night due to cold damage. In some cases, it may be necessary to pour irrigation water over the area, and in such cases, if the water supply is cut off across the board by diversion works, there is a risk of irreversible damage to crops.
本発明の目的は、上述した問題に鑑み、必要な時期に必要な量の灌漑用水を圃場に給水できるように柔軟に対応できる圃場水管理システム、広域圃場給水管理システム及び灌漑用水管理システムを提供する点にある。 In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a field water management system, a wide-area field water supply management system, and an irrigation water management system that can be flexibly adapted to supply the required amount of irrigation water to the field at the required time. It is in the point of doing.
上述の目的を達成するため、本発明による圃場水管理システムの第一の特徴構成は、給水路を介して圃場群に供給される灌漑用水に対して、前記圃場群を構成する各圃場への給水を管理する圃場水管理システムであって、配水池から前記給水路を介した前記圃場群への灌漑用水の給水量を調整する圃場群給水量調整装置を備えた灌漑用水管理システムに対して、前記圃場群への給水量を含む給水情報を取得する給水量取得部と、湛水時に前記圃場の貯水水位が設定貯水水位より低下することにより圃場給水要求が発生した各圃場に対して各圃場に設置された給水装置に給水指令を出力する圃場給水制御部と、を備え、前記圃場給水制御部は、前記給水量取得部により前記灌漑用水管理システムから取得した給水情報に含まれる圃場群への前記給水量が所定の期間内に前記圃場群を構成する各圃場に供給する必要がある必要給水量以上であるときに各圃場に対して給水指令を出力し、前記給水量取得部により前記灌漑用水管理システムから取得した給水情報に含まれる圃場群への前記給水量が前記必要給水量未満であるときに、前記灌漑用水管理システムに対して前記圃場給水要求が発生した前記圃場群への灌漑用水に対する給水要求を出力する点にある。 In order to achieve the above-mentioned object, the first characteristic configuration of the field water management system according to the present invention is that, for irrigation water supplied to a field group via a water supply channel, water is distributed to each field constituting the field group. A field water management system for managing water supply, the irrigation water management system comprising a field group water supply amount adjustment device that adjusts the amount of irrigation water supplied from a distribution reservoir to the field group via the water supply channel. , a water supply amount acquisition unit that acquires water supply information including the water supply amount to the field group; and a water supply amount acquisition unit that acquires water supply information including the water supply amount to the field group; a field water supply control unit that outputs a water supply command to a water supply device installed in the field; outputting a water supply command to each field when the amount of water supplied to the field is equal to or greater than the required amount of water that needs to be supplied to each field constituting the field group within a predetermined period; When the water supply amount to the field group included in the water supply information acquired from the irrigation water management system is less than the required water supply amount, to the field group where the field water supply request has been made to the irrigation water management system. The purpose of this system is to output water supply requests for irrigation water.
圃場給水制御部は、圃場の貯水水位を一定の水位に維持する湛水時に、給水量取得部により取得された圃場群への灌漑用水の給水量が所定の期間内に圃場群を構成する各圃場に供給する必要がある必要給水量以上であるときに、圃場の貯水水位が設定貯水水位より低下することにより圃場給水要求が発生した当該圃場群に含まれる各圃場の給水装置に対して給水指令を出力するため、各圃場に無駄なく適切に給水することができる。 The field water supply control unit is configured to control the amount of irrigation water to be supplied to each field group within a predetermined period, which is acquired by the water supply amount acquisition unit, during flooding to maintain the water level of the field at a constant level. Water is supplied to the water supply equipment of each field included in the field group where a field water supply request occurs due to the field water level falling below the set water level when the required water supply amount that needs to be supplied to the field is exceeded. Because it outputs commands, it is possible to properly supply water to each field without waste.
また、給水量取得部により灌漑用水管理システムから取得した給水情報に含まれる圃場群への給水量が必要給水量未満であり、給水を必要とする圃場への給水が困難な場合に、灌漑用水管理システムに対して当該圃場群への不足する灌漑用水の給水要求を出力することで、給水路を介した灌漑用水の無駄な河川への放流を回避しながらも、必要に応じて供給量を調整することで灌漑用水を各圃場に有効に供給することができる。 In addition, if the water supply amount to a field group included in the water supply information acquired from the irrigation water management system by the water supply amount acquisition unit is less than the required water supply amount, and it is difficult to supply water to the fields that require water supply, the irrigation water By outputting the demand for insufficient irrigation water to the relevant field group to the management system, it is possible to avoid wasteful discharge of irrigation water into rivers via the supply canal, and reduce the supply amount as necessary. By making adjustments, irrigation water can be effectively supplied to each field.
同第二の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記圃場給水要求は、前記湛水時に前記圃場の貯水水位が設定貯水水位より所定水位低下したとき、湛水時の高温障害回避のためにかけ流しが必要な場合、湛水時の低温障害のためにかけ流しが必要な場合の何れかに発生する点にある。 The second characteristic configuration is that, in addition to the first characteristic configuration described above, the field water supply request is made when the field water level is lower than the set water level by a predetermined level at the time of flooding. This can occur either when a continuous flow of water is required to avoid damage or when a continuous flow of water is required due to low temperature damage during flooding.
湛水時に減水深などの影響で圃場の水位が低下した場合や、夏季の高温障害や冷害による低温障害を回避するためのかけ流しが必要な場合に、灌漑用水の無駄な河川への放流を回避しつつ適切に灌漑用水を供給できるようになる。 Avoid wasteful discharge of irrigation water into rivers when the water level in the field decreases due to water depth reduction during flooding, or when continuous irrigation is required to avoid high-temperature damage in the summer or low-temperature damage caused by cold damage. It will be possible to supply irrigation water appropriately while avoiding
本発明による広域圃場給水管理システムの第一の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成を備えた圃場水管理システムと、配水池から前記給水路への灌漑用水の給水量を調整する灌漑用水管理システムと、を備えた広域圃場給水管理システムであって、前記灌漑用水管理システムは、前記配水池から前記給水路への灌漑用水の給水量を調整する圃場群給水量調整装置と、前記配水池で得られる灌漑用水のうち所定期間内に圃場群ごとに供給可能な最大給水量である許容最大給水量を取得する許容最大給水量取得部と、前記許容最大給水量を超えない範囲で、前記給水路から河川への無駄な放流を抑制するように、各給水路を介して各圃場群へ供給される灌漑用水の給水スケジュールを生成する給水スケジュール管理部と、前記給水スケジュール管理部により生成された給水スケジュールに基づいて、前記圃場群給水量調整装置を制御する圃場給水量調整部と、を含み、前記給水スケジュール管理部は、前記圃場水管理システムに備えた前記給水量取得部に各圃場群へ供給される灌漑用水の給水量を含む給水情報を出力するように構成されている点にある。 A first characteristic configuration of the wide-area field water supply management system according to the present invention includes a field water management system having the above-described first or second characteristic configuration, and adjusting the amount of irrigation water supplied from the distribution reservoir to the water supply canal. A wide-area field water supply management system comprising: a field group water supply amount adjustment device that adjusts the amount of irrigation water supplied from the distribution reservoir to the water supply canal; , an allowable maximum water supply amount acquisition unit that obtains an allowable maximum water supply amount that is the maximum water supply amount that can be supplied to each field group within a predetermined period of irrigation water obtained from the water distribution reservoir; and a permissible maximum water supply amount acquisition unit that does not exceed the allowable maximum water supply amount. a water supply schedule management unit that generates a water supply schedule for irrigation water to be supplied to each field group via each water supply channel so as to suppress wasteful discharge from the water supply channel to the river; a field water supply amount adjustment section that controls the field group water supply amount adjustment device based on the water supply schedule generated by the section, the water supply schedule management section comprising the water supply amount acquisition unit provided in the field water management system. The present invention is configured to output water supply information including the amount of irrigation water supplied to each field group.
灌漑用水管理システムは、上流側で灌漑用水の供給を管理するシステムであり、圃場水管理システムは下流側で個々の圃場群に含まれる圃場に対する給水を管理する非ステムである。
灌漑用水管理システムに備えた給水スケジュール管理部により、許容最大給水量を超えない範囲で、給水路から河川への無駄な放流を抑制するように、各給水路を介して各圃場群へ供給される灌漑用水の給水スケジュールが生成され、当該給水スケジュールに基づいて圃場給水量調整部により圃場群給水量調整装置が制御される。許容最大給水量とは、許容最大給水量取得部により取得され、配水池で得られる灌漑用水のうち所定期間内に圃場群ごとに供給可能な最大給水量である。
給水スケジュール管理部から圃場水管理システムに備えた給水量取得部に各圃場群へ供給される灌漑用水の給水量を含む給水情報が出力されることにより、圃場水管理システムで管理される圃場群に含まれる圃場に対する上述した湛水時の給水制御が実行され、給水路から河川への無駄な放流が抑制される。
The irrigation water management system is a system that manages the supply of irrigation water on the upstream side, and the field water management system is a non-stem system that manages the water supply to fields included in individual field groups on the downstream side.
The water supply schedule management unit in the irrigation water management system ensures that water is supplied to each field group via each water canal to prevent wasteful discharge from the water canals into rivers, within a range that does not exceed the maximum allowable water supply amount. A water supply schedule for irrigation water is generated, and the field group water supply amount adjustment device is controlled by the field water supply amount adjustment section based on the water supply schedule. The allowable maximum water supply amount is acquired by the allowable maximum water supply amount acquisition unit, and is the maximum water supply amount that can be supplied to each field group within a predetermined period of irrigation water obtained from the distribution reservoir.
By outputting water supply information including the amount of irrigation water supplied to each field group from the water supply schedule management unit to the water supply amount acquisition unit provided in the field water management system, the field group managed by the field water management system is The above-mentioned water supply control at the time of flooding is executed for the fields included in the field, and wasteful discharge from the water supply channel to the river is suppressed.
同第二の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記給水スケジュール管理部は、前記圃場水管理システムに備えた前記圃場給水制御部から灌漑用水の給水要求が入力されると、前記給水要求を満たすように前記給水スケジュールを調整する点にある。 The second characteristic configuration is that, in addition to the first characteristic configuration described above, the water supply schedule management unit is configured to receive an irrigation water supply request from the field water supply control unit included in the field water management system. , the water supply schedule is adjusted to satisfy the water supply request.
圃場水管理システムに備えた圃場給水制御部から灌漑用水の給水要求が入力されると、給水スケジュール管理部により給水要求を満たすように給水スケジュールが調整される。その結果、給水路を介して河川に灌漑用水が無駄に放流されることを回避しながらも、必要な場合には各圃場群の圃場に灌漑用水を適切に供給することができるようになる。 When a water supply request for irrigation water is input from a field water supply control unit provided in the field water management system, a water supply schedule management unit adjusts the water supply schedule so as to satisfy the water supply request. As a result, irrigation water can be appropriately supplied to the fields of each field group when necessary, while avoiding wasteful discharge of irrigation water into the river via the water supply channel.
本発明による灌漑用水管理システムの第一の特徴構成は、配水池から給水路への灌漑用水の給水量を調整する圃場群給水量調整装置と、前記配水池で得られる灌漑用水のうち所定期間内に圃場群ごとに供給可能な最大給水量である許容最大給水量を取得する許容最大給水量取得部と、前記許容最大給水量を超えない範囲で、前記給水路から河川への無駄な放流を抑制するように、各給水路を介して各圃場群へ供給される灌漑用水の給水スケジュールを生成する給水スケジュール管理部と、前記給水スケジュール管理部により生成された給水スケジュールに基づいて、前記圃場群給水量調整装置を制御する圃場給水量調整部と、を含み、前記給水スケジュール管理部は、上述した第一または第二の特徴構成を備えた圃場水管理システムに備えた前記給水量取得部に各圃場群へ供給される灌漑用水の給水量を含む給水情報を出力するように構成されている点にある。 The first characteristic configuration of the irrigation water management system according to the present invention is that it includes a field group water supply amount adjustment device that adjusts the amount of irrigation water supplied from the distribution reservoir to the water supply channel, and a field group water supply amount adjustment device that adjusts the amount of irrigation water supplied from the distribution reservoir to the irrigation water supply channel for a predetermined period of time. a permissible maximum water supply amount acquisition unit that obtains the maximum allowable water supply amount that is the maximum water supply amount that can be supplied to each field group; and wasteful discharge from the water supply channel to the river within a range that does not exceed the allowable maximum water supply amount. a water supply schedule management section that generates a water supply schedule for irrigation water to be supplied to each field group via each water supply channel so as to suppress a field water supply amount adjustment section that controls a group water supply amount adjustment device; The present invention is configured to output water supply information including the amount of irrigation water supplied to each field group.
許容最大給水量取得部により取得された所定期間内の圃場群ごとの許容最大給水量を超えない範囲で、給水スケジュール管理部が各給水路を介して各圃場群へ供給される灌漑用水の給水スケジュールを管理し、圃場給水量調整部が当該給水スケジュールに基づいて圃場群給水量調整装置を制御することで、給水路を介して河川に灌漑用水が無駄に放流されることが抑制できるようになる。 The water supply schedule management unit supplies irrigation water to each field group via each water supply channel within a range that does not exceed the maximum allowable water supply amount for each field group within a predetermined period acquired by the allowable maximum water supply amount acquisition unit. By managing the schedule and having the field water supply amount adjustment unit control the field group water supply amount adjustment device based on the water supply schedule, it is possible to suppress wasteful discharge of irrigation water into the river via the water supply channel. Become.
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記給水スケジュール管理部は、前記圃場水管理システムに備えた前記圃場給水制御部から灌漑用水の給水要求が入力されると、前記給水要求を満たすように前記給水スケジュールを調整する点にある。 The second characteristic configuration is that, in addition to the first characteristic configuration described above, the water supply schedule management unit, when a water supply request for irrigation water is input from the field water supply control unit provided in the field water management system, , the water supply schedule is adjusted to satisfy the water supply request.
給水路を介して河川に灌漑用水が無駄に放流されることを抑制しながらも、必要な場合には圃場群に灌漑用水を適切に供給することができるようになる。 It becomes possible to appropriately supply irrigation water to a group of fields when necessary, while suppressing wasteful discharge of irrigation water into a river via a water supply channel.
以上説明した通り、本発明によれば、必要な時期に必要な量の灌漑用水を圃場に給水できるように柔軟に対応できる圃場水管理システム、広域圃場給水管理システム及び灌漑用水管理システムを提供することができるようになった。 As explained above, according to the present invention, there is provided a field water management system, a wide area field water supply management system, and an irrigation water management system that can flexibly respond so that the required amount of irrigation water can be supplied to the field at the required time. Now I can do it.
以下に、本発明による圃場水管理システム、広域圃場給水管理システム及び灌漑用水管理システム説明する。
なお、以下の説明で用いる圃場との用語は水田及び畑の双方を意味し、水源から分水工などで分水された共通の給水系統から灌漑用水が供給される複数の圃場を圃場群という。通常、共通の水源から取水された灌漑用水は分水工により分水された複数の給水系統によって異なる圃場群に給水される。以下の実施形態では稲作用の圃場について説明するが、畑用の圃場であっても同様である。
Below, a field water management system, a wide field field water supply management system, and an irrigation water management system according to the present invention will be explained.
Note that the term "field" used in the following explanation refers to both rice paddies and fields, and a field group refers to multiple fields that are supplied with irrigation water from a common water supply system that is divided from a water source by a diversion works. . Normally, irrigation water taken from a common water source is supplied to different field groups through multiple water supply systems separated by water diversion works. In the following embodiments, a field for growing rice will be described, but the same applies to a field for cultivation.
図1に示すように、灌漑用水設備は、河川や湖沼などの水源池130で取水された灌漑用水を、配水池121を介して各圃場1に給水するための給水設備であり、配水池121と各圃場1とが幹線となる給水管120と支線となる給水路100,101で接続されている。給水路100,101には、末端が閉塞し、無駄に河川に放流されることがない給水管である場合、末端が河川に放流される開放路(用水路)である場合が含まれる。
As shown in FIG. 1, the irrigation water equipment is a water supply equipment for supplying irrigation water taken from a
配水池121は、各圃場群10に供給する灌漑揚水を貯水する設備で、水源池130に備えた揚水機場131のポンプによって灌漑用水が汲み上げられ、一定の水位を保つようにされてある。配水池121の配水口には給水管120が接続されて水圧により灌漑揚水が圧送される。
The
幹線となる給水管120は配水池121から各圃場群10に向けてそれぞれ分岐され、分岐された各給水路100への給水量を調整するための分水工として機能する分水装置140が設けられている。つまり、配水池121から圧送された灌漑用水は、分水装置140によって給水量が調整された後に各圃場群10へ給水される。
The main
支線となる給水路100も各圃場1に向けて分岐され、分岐した給水路101に各圃場1へ給水する給水栓を備えた給水装置2が接続されている。また、各圃場1には排水栓を備えた排水装置4が設けられ、排水装置4を介した各圃場1からの放水が河川に放流されるように排水路9が設けられている。
A
図2に示すように、圃場1には、給水路100(101)に流れる灌漑用水を、導水路3を介してして圃場1に導く給水装置2、圃場1の水を、放水路5を介して排水路9に排水する排水装置4が設けられ、圃場1の近傍にはインターネットなどの通信ネットワークに接続可能な無線中継器7が設置されている。さらに、圃場1の水位を計測する水位センサ6が設けられている。
As shown in FIG. 2, in the
給水装置12及び排水装置16にはソーラーパネルSPを備えた蓄電器、給水栓または排水栓を駆動する電動モータ、電動モータを制御する制御回路、無線中継器7を介して無線通信する通信回路などが設けられ、ソーラーパネルSPによる発電電力が蓄積された蓄電器の電力によってモータや通信回路などが作動するように構成されている。
The water supply device 12 and the drainage device 16 include a power storage device equipped with a solar panel SP, an electric motor that drives a water tap or a drain tap, a control circuit that controls the electric motor, a communication circuit that performs wireless communication via a
当該給水装置2及び排水装置4に備えた通信回路は無線中継器7を介して圃場水管理サーバ21と通信可能に構成され、給水栓または排水栓の状態や水位センサ6で検出された圃場1の水位が圃場水管理サーバ21に送信されるとともに、圃場水管理サーバ21により給水栓及び/または排水栓が遠隔制御により調整可能に構成されている。
The communication circuit provided in the
図1に戻り、配水池121と各圃場群10を結ぶ給水管120,100に備えた各分水装置140には分水のための流量調整弁と、流量調整弁を制御する制御回路及び通信回路が設けられ、通信回路を介して灌漑用水管理サーバ31とネットワーク通信可能に構成され、灌漑用水管理サーバ31により流量調整弁が遠隔制御で調整可能に構成されている。
Returning to FIG. 1, each
配水池121から圧送された灌漑用水は、分水装置140により流量が調整された後に各圃場群10を構成する個別の圃場1に給水される。
Irrigation water pumped from the
稲作を例に挙げると、圃場に十分な量の水を供給して代掻きを行ない、田植え後のしばらくは稲の保護のために深水管理を継続し、ある程度安定すると浅水管理を経て間断灌水して根の成長を促し、茎の増加を抑制すべく中干した後に間断灌水を再開し、収穫時期に落水する、といったように稲の成長に伴って圃場の水位を調整する必要がある。 Taking rice cultivation as an example, a sufficient amount of water is supplied to the field and puddling is carried out, deep water management is continued for a while after rice planting to protect the rice, and once the rice has stabilized to a certain extent, shallow water management is followed by intermittent watering. It is necessary to adjust the water level in the field as the rice grows, such as restarting intermittent watering after drying to encourage root growth and suppress the growth of stems, and draining water at harvest time.
代掻きの時期など、各圃場の給水時期が重なり同時期に大量の用水を供給する必要があり、水源で確保された一定量の灌漑用水を各圃場に公平に配水するべく、圃場群単位で給水日程を計画して管理している。 The water supply periods for each field overlap, such as the puddling season, and it is necessary to supply a large amount of water at the same time.In order to distribute a certain amount of irrigation water secured at the water source equally to each field, water is supplied on a field group basis. Planning and managing schedules.
しかし、圃場水位が所定の貯水水位に達した後も給水栓が解放され続けていると他の圃場への給水量が不足する場合があり、給水栓が閉止されていても開放水路であれば給水路100,101から河川に灌漑用水が無駄に放流される。
However, if the hydrant continues to be opened even after the field water level reaches the specified water storage level, the amount of water supplied to other fields may be insufficient. Irrigation water is wastefully discharged from the
そこで、圃場水位が設定貯水水位に達した後には、灌漑用水管理サーバ31により各分水装置140の流量調整弁が調整され、灌漑用水が無駄に使用されないように調整されている。
Therefore, after the field water level reaches the set water storage level, the irrigation
そのような状況で、圃場に給水が必要になった場合に、各分水装置140の流量調整弁が絞られていると適切に給水できないという不都合な事態が発生する。例えば、圃場水位が設定貯水水位に達した後の湛水時に、減水深のために貯水水位が設定貯水水位より低下したときや、湛水時の高温障害回避のためにかけ流しが必要な場合や、湛水時の低温障害のためにかけ流しが必要な場合である。
In such a situation, if water needs to be supplied to the field, an inconvenient situation will occur in which water cannot be properly supplied if the flow rate adjustment valves of each
本発明による圃場水管理システムは、この様な問題に柔軟に対処すべく、上述した灌漑用水管理サーバ31と圃場水管理サーバ21をインターネットなどの通信媒体を介して連系させることにより、営農者が管理する個々の圃場の状況に応じて適切に灌漑用水を供給することを可能とするシステムで、圃場1の集合体である圃場群10に対して湛水のために灌漑用水の給水を適切に行なえる圃場水管理システムである。
In order to flexibly deal with such problems, the field water management system according to the present invention connects the above-mentioned irrigation
具体的に、図3に示すように、広域圃場給水管理システム200は、圃場水管理システム20と、灌漑用水管理システム30とで構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the wide-area field water
圃場水管理システム20は、圃場水管理装置である圃場水管理サーバ21と、営農者などが所有する端末装置8と、各圃場1に備えた給水装置2や排水装置4などを備えて構成されている。圃場水管理サーバ21には、給水量取得部21Aと圃場給水制御部21Bの各機能ブロックが設けられている。端末装置8にはスマートフォンのような可搬性の端末装置やデスクトップコンピュータのような据置型の端末装置が含まれる。
The field water management system 20 includes a field
灌漑用水管理システム30は、灌漑用水管理サーバ31と、配水池121から各圃場群10への給水量を調整する圃場群給水量調整装置として機能する分水装置140を備えている。圃場群給水量調整装置により各給水路100,101を介した各圃場群10への給水総量が調整される。灌漑用水管理サーバ31には、許容最大給水量取得部31A、圃場群給水量調整部31B、給水スケジュール管理部31Cの各機能ブロックが設けられている。なお、以下では、分水装置140を圃場群給水量調整装置140と記載することもある。
The irrigation water management system 30 includes an irrigation
各サーバ21,31には、CPUボード、メモリボード、通信ボード、大容量の外部記憶装置などが設けられ、メモリボードに備えたメモリに格納されたアプリケーションプログラムがCPUボードに搭載されたCPUによって実行されることにより、上述した各機能ブロックが実現されている。
Each
灌漑用水管理サーバ31に備えた許容最大給水量取得部31Aは、所定期間内の圃場群10ごとの許容最大給水量を取得して給水スケジュール管理部31Cに出力するように構成されている。
The allowable maximum water supply amount acquisition unit 31A provided in the irrigation
許容最大給水量とは配水池121で得られる灌漑用水のうち各圃場群10へ供給可能な日当たりあるいは時間当たりの給水可能最大量をいい、例えば、配水池121の圧送水量に対し、各分水装置140で均等に分水した給水量が計算されて、灌漑用水管理サーバ31の外部記憶装置に格納されている。
The maximum allowable water supply amount refers to the maximum amount of irrigation water obtained from the
灌漑用水管理サーバ31に備えた給水スケジュール管理部31Cは、許容最大給水量を超えない範囲で、各圃場群への給水スケジュールを生成して圃場群給水量調整部31Bに引き渡し、圃場群給水量調整部31Bが圃場群給水量調整装置140を制御して各圃場群への給水量を調整する。
The water supply schedule management unit 31C provided in the irrigation
給水スケジュール管理部31Cは、灌漑用水が極力無駄に河川に放流されることがないように、例えば圃場の貯水水位が設定水位に達した後の湛水時には、一律に給水量を低減させ或は時間帯によって給水または給水停止するように給水スケジュールを生成し、当該給水スケジュールに基づいて圃場水管理サーバ21の給水量取得部21Aに各圃場群に対する時間及び給水量を含む給水情報を送信する。
The water supply schedule management unit 31C uniformly reduces the amount of water supplied, or A water supply schedule is generated so that water supply or water supply is stopped depending on the time zone, and water supply information including the time and water supply amount for each field group is transmitted to the water supply
また、給水スケジュール管理部31Cは、圃場水管理サーバ21に備えた圃場給水制御部21Bから何れかの圃場群への灌漑用水の給水要求があると、当該給水要求に対応して給水スケジュールを調整して、給水量取得部21Aに調整後の時間及び給水量を含む給水情報を送信する。
Further, when there is a request for supplying irrigation water to any field group from the field water
圃場水管理サーバ21に備えた給水量取得部21Aは、給水スケジュール管理部31Cから送信された給水情報を圃場給水制御部21Bに出力し、圃場給水制御部21Bは当該給水情報に基づいて各圃場への給水可能時間及び給水量を把握する。
The water supply
圃場給水制御部21Bは、各圃場からの給水要求または圃場管理者の端末装置8を介した給水要求である圃場給水要求が発生すると、給水量取得部21Aにより取得された給水量が必要給水量以上であるときに各圃場に対して給水指令を出力する。そして、圃場給水制御部21Bは、給水量取得部21Aにより取得された給水量が必要給水量未満であるときに、給水指令を出力することなく、灌漑用水管理システム30に対して圃場給水要求が発生した圃場群への灌漑用水の給水を要求する。当該給水要求には、給水が必要な圃場群を特定する情報と必要給水量が含まれる。
When a field water supply request, which is a water supply request from each field or a water supply request via the
ここに、必要給水量は、例えば圃場群を構成する各圃場に所定の期間内に供給する必要がある給水量とすることができる。給水スケジュール管理部31Cから送信された給水情報に含まれる給水時間と給水量の積が所定の期間内に供給する必要がある給水量以上であれば、各圃場に給水可能であると判断できる。必要給水量を満たさない場合には、給水困難な圃場が発生するため灌漑用水管理システム30に対して給水要求することが必要になる。 Here, the required amount of water supply can be, for example, the amount of water that needs to be supplied to each field constituting the field group within a predetermined period. If the product of the water supply time and the amount of water included in the water supply information transmitted from the water supply schedule management unit 31C is equal to or greater than the amount of water that needs to be supplied within a predetermined period, it can be determined that water can be supplied to each field. If the required water supply amount is not met, it is necessary to request the irrigation water management system 30 to supply water because some fields may be difficult to supply water to.
なお、給水量取得部21Aにより取得された給水量が必要給水量未満であるときであっても、一部の圃場に給水指令を出力し、並行して灌漑用水管理システム30に対して給水要求を送信してもよい。給水スケジュール管理部31Cによる給水スケジュールの調整が完了するまでの間に一部の圃場に給水することが可能になる。
Note that even when the water supply amount acquired by the water supply
上述したように、何れかの圃場群への灌漑用水の給水要求があると、当該給水要求に対応して給水スケジュールを調整して、該当する圃場群への灌漑用水の給水量が十分な給水量となるように調整する。具体的には、許容最大給水量取得部31Aで取得された許容最大給水量の範囲で予め設定された給水要求に対応する水量を調整する。 As mentioned above, when there is a request to supply irrigation water to any field group, the water supply schedule is adjusted in response to the water supply request, and the water supply schedule is adjusted to ensure that the amount of irrigation water supplied to the relevant field group is sufficient. Adjust the amount accordingly. Specifically, the amount of water corresponding to the preset water supply request is adjusted within the range of the maximum allowable water supply amount acquired by the maximum allowable water supply amount acquisition unit 31A.
給水スケジュール管理部31Cは、各圃場群の圃場給水制御部21Bから送られた給水要求を満たすように、各圃場群への給水スケジュールを生成して圃場群給水量調整部31Bを介して各圃場群への給水量を調整する。調整給水量は許容最大給水量を超えない範囲で行なわれるのが原則であるが、各圃場給水制御部21Bから送られた給水要求に基づいて、許容最大給水量を超える範囲で給水量を調整してもよい。
The water supply schedule management unit 31C generates a water supply schedule for each field group and adjusts the water supply schedule to each field group via the field group water supply amount adjustment unit 31B so as to satisfy the water supply request sent from the field water
配水池121で得られる灌漑用水の総量が低下するような場合に、給水スケジュール管理部31Cは、一部の圃場群に対して許容最大給水量を超えて給水量を設定する処理を、複数の圃場群に対して順番に行なうことにより、少なくとも一定の期間は各圃場群で必要な給水量を供給することができるようになる。
When the total amount of irrigation water obtained from the
しかし、どの程度の間隔で給水量の切り替えを行なうのが適切なのかの判断は容易ではない。そのような場合に、給水スケジュール管理部31Cは、機械学習装置を用いて許容最大給水量を超えた給水スケジュールを生成するように構成することが好ましい。この場合、機械学習装置としてニューラルネットワークを用いたアルゴリズムを好適に用いることができる。 However, it is not easy to judge at what interval it is appropriate to switch the water supply amount. In such a case, the water supply schedule management unit 31C is preferably configured to use a machine learning device to generate a water supply schedule that exceeds the maximum allowable water supply amount. In this case, an algorithm using a neural network can be suitably used as a machine learning device.
例えば、各圃場群の給水要求量と、そのときの許容最大給水量と、気温、各圃場群の平均減水深を入力とし、圃場群毎の給水量と給水時間の最適値を出力とするニューラルネットワークを構築し、予め各圃場群の給水要求量、許容最大給水量、気温、各圃場群の平均減水深の入力の組み合わせに対して、圃場群毎に必要な最小の給水量及び給水時間の最適値を教師データとする学習処理を行なうことによりチューニングされたニューラルネットワークを構築すればよい。 For example, a neural network that inputs the water supply requirement of each field group, the maximum permissible water supply amount at that time, temperature, and the average water reduction depth of each field group, and outputs the optimal value of the water supply amount and water supply time for each field group. A network is constructed, and the minimum water supply amount and water supply time required for each field group are determined in advance based on the input combinations of water supply demand, allowable maximum water supply amount, temperature, and average water reduction depth for each field group. A tuned neural network can be constructed by performing a learning process using the optimal values as training data.
規模や、気温や、減水深が異なる圃場群毎の特性を加味して作物に回復不能なダメージを与えることのないように、給水量を平準化することができる。 By taking into consideration the characteristics of each field group, which differs in size, temperature, and depth of water loss, it is possible to equalize the amount of water supplied so as not to cause irreparable damage to crops.
圃場給水制御部21Bは、湛水時に圃場の貯水水位が設定貯水水位より所定水位低下したことを当該圃場の給水装置から送信された水位情報により確認されたとき、湛水時の高温障害回避のためにかけ流しが必要であると営農者により操作される端末装置8を介して要求されたとき、湛水時の低温障害のためにかけ流しが必要であると圃場管理者の端末装置8を介して要求されたときなどに圃場給水要求があると判断する。
When the field water
以上説明した給水スケジュール管理部31Cによって実行される給水可能スケジュールの生成手順が図4に示され、圃場給水制御部21Bによって実行される圃場給水制御の処理手順が図5に示されている。
The generation procedure of the water supply possible schedule executed by the water supply schedule management section 31C described above is shown in FIG. 4, and the processing procedure of field water supply control executed by the field water
このようにして圃場給水要求が発生した圃場1の給水装置2に対して適切に給水指令が出力されると、当該給水装置2により給水が開始される。圃場の水位低下による圃場給水要求の場合には、水位センサ6により検出された水位が設定水位に達すると当該給水装置2により止水される。また、圃場給水要求が高温障害などを回避するためのかけ流しである場合には、営農者により操作される端末装置8を介して圃場給水制御部21Bに止水要求がなされると、対応する圃場の給水装置2に対して止水指令を出力する。
When a water supply command is appropriately outputted to the
圃場給水制御部21Bにより制御される圃場群で圃場給水要求が全て解消すると、その旨が給水スケジュール管理部31Cに送信され、給水スケジュール管理部31Cは再び節水のための給水スケジュールを生成して圃場給水量調整部31Bに出力する。
When all the field water supply requests are resolved in the field group controlled by the field water
上述した実施形態では、圃場管理サーバ21に備えた給水量取得部21Aを介して、灌漑用水管理システムから給水情報を取得し、圃場給水制御部21Bが各圃場に対して給水制御する例を説明したが、給水量取得部21A及び圃場給水制御部21Bにより実行される必要給水量に基づいて給水制御可能か否かの判断機能を、灌漑用水管理サーバ31の給水スケジュール管理部31Cに組み込むとともに、単に各圃場の給水装置に対する給水指令を出力する機能のみを圃場給水制御部21Bに備え、当該圃場給水制御部21Bが給水スケジュール管理部31Cからの給水指令に基づいて各給水装置2を制御するように構成してもよい。また、各圃場の給水装置に対する給水指令を出力する機能を含めて給水スケジュール管理部31Cに組み込み、給水スケジュール管理部31Cが各圃場の給水装置2に給水指令を出力するように構成してもよい。
In the embodiment described above, an example will be described in which water supply information is acquired from the irrigation water management system via the water supply
この場合には、灌漑用水管理システム30と圃場水管理システム20の双方が一体となって本発明の圃場水管理システムが構成されることになる。 In this case, both the irrigation water management system 30 and the field water management system 20 will be integrated to constitute the field water management system of the present invention.
以上説明した実施形態は本発明の一例に過ぎず、該記載により本発明の技術的範囲が限定されることを意図するものではなく、圃場水管理システム、圃場水管理サーバ、灌漑用水管理システム及び灌漑用水管理サーバの具体的な構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。 The embodiments described above are merely examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not intended to be limited by the description. It goes without saying that the specific configuration of the irrigation water management server can be modified and designed as appropriate within the scope of achieving the effects of the present invention.
1:圃場
2:給水装置
3:導水路
6:水位センサ
8:端末
10:圃場群
20:圃場水管理システム
21:圃場水管理サーバ
21A:給水量取得部
21B:圃場給水制御部
30:灌漑用水管理システム
31:灌漑用水管理サーバ
31A:許容最大給水量取得部
31B:圃場給水量調整部
31C:給水スケジュール管理部
100:給水路(支線)
120:給水路(幹線)
121:配水池
130:水源池
140:圃場群給水量調節装置
200:広域圃場給水管理システム
1: Field 2: Water supply device 3: Headrace channel 6: Water level sensor 8: Terminal 10: Field group 20: Field water management system 21: Field
120: Water supply waterway (main line)
121: Water distribution reservoir 130: Water source pond 140: Field group water supply amount adjustment device 200: Wide area field water supply management system
Claims (7)
配水池から前記給水路を介した前記圃場群への灌漑用水の給水量を調整する圃場群給水量調整装置を備えた灌漑用水管理システムに対して、前記圃場群への給水量を含む給水情報を取得する給水量取得部と、
湛水時に前記圃場の貯水水位が設定貯水水位より低下することにより圃場給水要求が発生した各圃場に対して各圃場に設置された給水装置に給水指令を出力する圃場給水制御部と、
を備え、
前記圃場給水制御部は、前記給水量取得部により前記灌漑用水管理システムから取得した給水情報に含まれる圃場群への前記給水量が所定の期間内に前記圃場群を構成する各圃場に供給する必要がある必要給水量以上であるときに各圃場に対して給水指令を出力し、前記給水量取得部により前記灌漑用水管理システムから取得した給水情報に含まれる圃場群への前記給水量が前記必要給水量未満であるときに、前記灌漑用水管理システムに対して前記圃場給水要求が発生した前記圃場群への灌漑用水に対する給水要求を出力する圃場水管理システム。 A field water management system that manages water supply to each field constituting the field group with respect to irrigation water supplied to the field group via a water supply channel,
Water supply information including the amount of water supplied to the field group for an irrigation water management system equipped with a field group water supply amount adjustment device that adjusts the amount of irrigation water supplied from the distribution reservoir to the field group via the water supply channel. a water supply amount acquisition unit that acquires the water supply amount;
a field water supply control unit that outputs a water supply command to a water supply device installed in each field for each field where a field water supply request is generated due to a water storage level in the field falling below a set water storage level during flooding;
Equipped with
The field water supply control unit supplies the water supply amount to the field group included in the water supply information acquired from the irrigation water management system by the water supply amount acquisition unit to each field forming the field group within a predetermined period. A water supply command is output to each field when the water supply amount is equal to or greater than the required water supply amount, and the water supply amount to the field group included in the water supply information acquired from the irrigation water management system by the water supply amount acquisition unit is A field water management system that outputs a water supply request for irrigation water to the field group where the field water supply request has occurred to the irrigation water management system when the amount of water supply is less than the required water supply amount.
前記灌漑用水管理システムは、
前記配水池から前記給水路への灌漑用水の給水量を調整する圃場群給水量調整装置と、
前記配水池で得られる灌漑用水のうち所定期間内に圃場群ごとに供給可能な最大給水量である許容最大給水量を取得する許容最大給水量取得部と、
前記許容最大給水量を超えない範囲で、前記給水路から河川への無駄な放流を抑制するように、各給水路を介して各圃場群へ供給される灌漑用水の給水スケジュールを生成する給水スケジュール管理部と、
前記給水スケジュール管理部により生成された給水スケジュールに基づいて、前記圃場群給水量調整装置を制御する圃場給水量調整部と、
を含み、
前記給水スケジュール管理部は、前記圃場水管理システムに備えた前記給水量取得部に各圃場群へ供給される灌漑用水の給水量を含む給水情報を出力するように構成されている広域圃場給水管理システム。 A wide area field water supply management system comprising the field water management system according to claim 1 or 2, and an irrigation water management system that adjusts the amount of irrigation water supplied from the distribution reservoir to the water supply channel,
The irrigation water management system includes:
a field group water supply amount adjustment device that adjusts the amount of irrigation water supplied from the water distribution reservoir to the water supply channel;
an allowable maximum water supply amount obtaining unit that obtains an allowable maximum water supply amount that is the maximum water supply amount that can be supplied to each field group within a predetermined period of irrigation water obtained from the water distribution reservoir;
A water supply schedule that generates a water supply schedule for irrigation water to be supplied to each field group via each water supply channel so as to suppress wasteful discharge from the water supply channel to the river within a range that does not exceed the allowable maximum water supply amount. management department and
a field water supply amount adjustment unit that controls the field group water supply amount adjustment device based on the water supply schedule generated by the water supply schedule management unit;
including;
The water supply schedule management section is configured to output water supply information including the amount of irrigation water supplied to each field group to the water supply amount acquisition section provided in the field water management system. system.
前記配水池で得られる灌漑用水のうち所定期間内に圃場群ごとに供給可能な最大給水量である許容最大給水量を取得する許容最大給水量取得部と、
前記許容最大給水量を超えない範囲で、前記給水路から河川への無駄な放流を抑制するように、各給水路を介して各圃場群へ供給される灌漑用水の給水スケジュールを生成する給水スケジュール管理部と、
前記給水スケジュール管理部により生成された給水スケジュールに基づいて、前記圃場群給水量調整装置を制御する圃場給水量調整部と、
を含み、
前記給水スケジュール管理部は、請求項1または2記載の圃場水管理システムに備えた前記給水量取得部に各圃場群へ供給される灌漑用水の給水量を含む給水情報を出力するように構成されている灌漑用水管理システム。 a field group water supply amount adjustment device that adjusts the amount of irrigation water supplied from the distribution reservoir to the water supply canal;
an allowable maximum water supply amount obtaining unit that obtains an allowable maximum water supply amount that is the maximum water supply amount that can be supplied to each field group within a predetermined period of irrigation water obtained from the water distribution reservoir;
A water supply schedule that generates a water supply schedule for irrigation water to be supplied to each field group via each water supply channel so as to suppress wasteful discharge from the water supply channel to the river within a range that does not exceed the allowable maximum water supply amount. management department and
a field water supply amount adjustment unit that controls the field group water supply amount adjustment device based on the water supply schedule generated by the water supply schedule management unit;
including;
The water supply schedule management section is configured to output water supply information including the amount of irrigation water supplied to each field group to the water supply amount acquisition section provided in the field water management system according to claim 1 or 2. Irrigation water management system.
When the water supply schedule management unit receives an irrigation water supply request from the field water supply control unit included in the field water management system, the water supply schedule management unit is configured to manage the water supply request even if the allowable maximum water supply amount is temporarily allowed to exceed the allowable maximum water supply amount. The irrigation water management system according to claim 5, wherein the water supply schedule is adjusted so as to satisfy the following.
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